Строительство храма началось 27 июня 1852 под руководством петербургского архитектора Иосифа Ивановича Шарлеманя. Финансировал строительство меценат Иосиф Судиенко, который пожертвовал 100 000 рублей. Работы были завершены 15 мая 1856 года. Церковь была прямоугольная в плане, каменная, имела центральный купол и четыре декоративные главы. Ее внешний вид был несколько изменен во время реконструкции 1890 года. Тогда ее украсили декоративными элементами в духе барокко.
В честь 200-летия Полтавской битвы в церкви достроили колокольню и установили мраморный иконостас. Кроме того, интерьер украсили мозаикой, росписью и картиной, изображавшей Петра I за молитвой.
В 1930 году все улучшения, сделанные во время реставраций, были нивелированы: большевики закрыли колокольню и вывезли картину с изображением императора. В послевоенное время здание церкви использовали как склад. Только в 1988 году начались очередные реставрационные работы, и в 1993 году церковь открылась для прихожан.
